HISTIDINAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, MAISTAS - BIOLOGIJA - 2025

Histidino (Jo, H) yra amino rūgštis, naudojama baltymų sintezę. Tai yra hidrofilinė molekulė, todėl paprastai ji yra orientuota į baltymų struktūrų išorę, kai jie yra skystoje terpėje.

Tai laikoma būtina aminorūgštimi augantiems vaikams, nes jie jos negamina. Suaugusiesiems yra nedidelis histidino gaminimas, tačiau jo nepakanka patenkinti dienos poreikius, todėl ji laikoma pusiau nepakeičiama amino rūgštimi.

Cheminė aminorūgšties histidino struktūra (Šaltinis: Borb, per „Wikimedia Commons“)

Gyvūnams ir žmonėms histidinas yra būtina arba bent jau pusiau nepakeičiama aminorūgštis, tačiau augalai, grybai ir mikroorganizmai efektyviai gamina jiems reikalingą histidiną, be baltymų, yra ir histidino mitybos šaltinių dalis. gyvūnai.

Histidinas atlieka labai svarbias žmogaus fiziologines funkcijas, tokias kaip: yra daugelio fermentų aktyviųjų centrų dalis, dalyvauja augime, imuninėje sistemoje ir mielino susidaryme nervų skaidulose.

Histidino biosintezė yra sudėtingas procesas, vykstantis daugiausia kepenyse ir reikalaujantis 9–11 fermentų. Jo skaidymasis vyksta kepenyse ir odoje ir formuojasi glutamatas, vėliau einant skirtingais keliais.

Daugelyje maisto produktų yra daug histidino, tokių kaip gyvūniniai baltymai, tokie kaip mėsa ir pieno produktai, taip pat augaliniai baltymai. Tai suteikia didelę dalį kasdienio histidino poreikio, kurio mūsų kūnas turi tinkamai funkcionuoti.

Histidino trūkumas ar jo perteklius, kurį sukelia paveldimos medžiagų apykaitos ar transporto problemos, arba mitybos nepakankamumas vartojant maistą, yra susiję su kai kuriomis svarbiomis problemomis, turinčiomis įtakos tiek vaikų, tiek suaugusiųjų sveikatai. Pakankamas histidino vartojimas daugeliu atvejų leidžia išlaikyti sveiką ir sveiką gyvenimą.

charakteristikos

Ryškus histidino bruožas yra tai, kad jis gali būti paverstas histaminu - medžiaga, kuri aktyviai dalyvauja daugelyje alerginių ir uždegiminių reakcijų.

Žuvyse, veikiančiose aplinką be pakankamo atšaldymo, bakterijos gali histidiną paversti histaminu, todėl prarijus jos sukelia apsinuodijimą maistu.

Kitas šios aminorūgšties bruožas yra tai, kad ji yra viena iš nedaugelio iš 22 esamų, kuri jonizuoja fiziologiniame pH intervale (apie 7,4) ir todėl gali aktyviai dalyvauti daugelio fermentų katalizinėje vietoje.

Hemoglobino molekulėje proksimalinis histidinas yra vienas iš hemo grupės ligandų. Kitaip tariant, ši aminorūgštis dalyvauja hemoglobino deguonies transportavimo funkcijoje ir yra būtina šio baltymo, taip pat mioglobino, dar vadinamo „raumenų hemoglobinu“, sintezei.

Struktūra

Histidinas yra pagrindinė polinė hidrofilinė amino rūgštis , klasifikuojama kaip būtinosios aminorūgštys, nes jos negali sintetinti gyvūnai. Tačiau, kaip minėta anksčiau, jį sintetina bakterijos, grybeliai ir augalai.

Auginant vaikus histidinas yra būtinas; suaugęs žmogus gali ją susintetinti, tačiau neaišku, ar tai patenkina kasdieninius histidino poreikius, todėl jis turi būti vartojamas laikantis dietos.

Kaip ir visos aminorūgštys, histidinas turi α anglies, prie kurios yra prijungta aminogrupė, karboksilo grupė, vandenilio atomas ir šoninė grandinė.

Šią aminorūgšties šoninę grandinę sudaro imidazolo žiedas, kuris, esant fiziologiniam pH, protonuoja ir įgyja teigiamą krūvį ir yra vadinamas „imidazoliu“, sutrumpintai vadinamu ImH +.

Kartu su lizinu ir argininu histidinas sudaro pagrindinių amino rūgščių grupę. Iš trijų histidinas yra mažiausiai bazinis, o jo imidazolo žiedas gali deprotonuoti, kai pH yra artimas 6.

Kadangi esant fiziologiniam pH histidinas gali keistis protonais, jis linkęs dalyvauti fermentinėje katalizėje, apimančioje protonų pernešimą. Be to, kadangi tai yra polinė amino rūgštis, ji paprastai randama išoriniame baltymų paviršiuje, kur gali hidruoti vandeninėje terpėje.

funkcijos

Kaip aktyvios fermentų vietos dalis

Histidinas yra būtinas daugelio baltymų, ypač fermentų, kurių aktyviųjų centrų struktūra turi šią aminorūgštį, sintezei. Tai yra žinduolių aktyvaus aldolazių centro dalis, kur jis veikia kaip protonų donoras.

Jis randamas karboksipeptidazės A, kasos fermento, turinčio aktyvią vietą iš Zn ir histidino, aktyviajame centre. Glikolitinio fermento fosfoglicerinato mutazėje jo aktyviajame centre yra du histidino likučiai, kurie veikia kaip fosforilo grupių akceptoriai arba donorai.

Jis taip pat randamas fermentų, tokių kaip glicerraldehido 3-fosfato dehidrogenazė, laktato dehidrogenazė, papainas, chimotripsinas, RNazė A ir histidino amoniako lizazė (histidazė), aktyviojoje vietoje. Be to, jis yra allosterinis fermento glutamino sintetazės inhibitorius.

Kitos funkcijos

Ši aminorūgštis turi didelę reikšmę kūnui, nes jos dekarboksilinimas histidino dekarboksilaze sukuria histaminą - galingą kraujagysles plečiančią medžiagą, susijusią su uždegiminėmis ir alerginėmis reakcijomis, esančias žarnyne ir mononuklearinės fagocitinės sistemos ląstelių granulėse.

Histidiną gamina centrinės nervų sistemos neuronai, turintys neuromoduliacines funkcijas.

Jis būtinas nervinių skaidulų mielino apvalkalų formavimui, todėl jis vaidina svarbų vaidmenį perduodant jose elektrinius impulsus.

Kartu su augimo hormonu ir kitomis amino rūgštimis histidinas prisideda prie audinių atstatymo mechanizmų, daugiausia širdies ir kraujagyslių sistemoje.

Kai kurios papildomos funkcijos apima:

- Prisideda prie kai kurių sunkiųjų metalų detoksikacijos, nes veikia kaip chelatoriai.

- Apsaugo nuo radiacijos žalos.

- Dalyvauja formuojant raudonuosius ir baltuosius kraujo kūnelius.

- Tai reikalinga hemoglobino susidarymui.

- Padeda kovoti su kai kuriais neigiamais reumatoidinio artrito padariniais, tokiais kaip uždegimas ir judėjimo stoka.

- Tai svarbi amino rūgštis plaukų regeneracijai, augimui ir lytinėms funkcijoms.

Karnozinas, anserinas ir homokarnozinas yra dipeptidai, sudaryti iš histidino. Pirmieji du yra raumenyse ir atlieka svarbias funkcijas kaip buferiai ir kaip miozino ATPazės aktyvatoriai.

Homokarnozinas smegenyse gaminamas 100 kartų didesnis nei skeleto raumenyse.

Biosintezė

Histidinas savo anglies skeletą gauna iš ribozės 5-fosfato. E. Coli bakterijose ši aminorūgštis gaminama iš šio junginio per 11 fermentų:

1. Pirmąjį sintezės etapą sudaro fosforibozilo pernešimas iš ATP į ribozės 5-fosfato anglį 1, sukuriant 5-fosforibosil-1-pirofosfatą (PRPP). Fermentas fosforibosilpirofosfato sintetazė (PRPP sintetazė) katalizuoja šią reakciją.
2. Tada įvyksta pirofosfato grupės perkėlimas iš anglies 1 į ATP N-1 ir gaunamas N1- (5’-fosforibozil) -ATP. Fermentas, kuris katalizuoja šią reakciją, yra ATP fosforibosiltransferazė.
3. Veikiant fosforibosil-ATP-pirofosfato hidroksilazei, hidrolizuojamas ATP α, β-pirofosfato ryšys ir susidaro N1- (5'-fosforibosil) -AMP.
4. Fermento fosforibozil-AMP ciklo hidroksilazė atveria purino žiedą tarp N-1 ir C-6 ir susidaro ribonukleotidas N1- (5'-fosforibozilformimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamido-1-ribonukleotidas.
5. Tada iš PRPP gaunamas ribofuranozės žiedas atsidaro ir yra izomerizuojamas į ketozę, izomerazės fermento veikimu suformuojant N1- (5’-fosforibozilformimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamido-1-ribonukleotidą.
6. Fermento aminotransferazė perkelia amido grupę iš glutamino, kuris virsta gliutamatu, ir nutraukia formimino ryšį, tokiu būdu išskirdamas 5-aminoimidazolo-karboksamido-1-ribonukleotidą ir generuodamas imidazolo glicerolio fosfatą.
7. Iš imidazolo glicerolio fosfato imidazolio glicerolio fosfato dehidratazės pašalinama vandens molekulė ir susidaro imidazolo acetolo fosfatas.
8. Amino grupė per histidinolio fosfato transaminazę perkeliama į imidazolo acetolo fosfatą ir susidaro histidinolio fosfatas.
9. Histidinolio fosfato fosforo esterių grupė hidrolizuojama, kad susidarytų histidinolis. Histidinolio fosfato fosfatazė katalizuoja šią reakciją.
10. Vėliau histidinolis oksiduojamas histidinolio dehidrogenazės būdu ir susidaro histidinoliškai.
11. Histidinolio dehidrogenazė pati oksiduoja histidinalį ir paverčia jį histidinu.

Pirmasis histidino biosintetinio kelio fermentas yra slopinamas šio produkto produkto, tai yra, histidinas dalyvauja alosteriniame ATP fosforibosiltiltransferazės slopinime, kuris yra pagrindinis šio kelio reguliavimo mechanizmas.

Degradacija

Histidinas, prolinas, glutamatas, argininas ir glutaminas yra aminorūgštys, kurios skaidymosi metu sudaro α-ketoglutaratą. Keturi iš jų pirmiausia virsta gliutamatu, kuris transaminuojant sukelia α-ketoglutaratą.

Histidinas per histidinazę praranda α-amino grupę ir tampa urokanatu. Tuomet urokanazė hidratuoja 1 ir 4 urokanato pozicijas, sudarydama 4-imidazolone-5-propionatą. Vėliau įvyksta 4-imidazolone-5-propionato imino grupės hidrolizė, sudarydama N-formiminoglutamatą.

Pastaroji reakcija apima formilo pernešimą iš N-formiminoglutamato į tetrahidrofolatą, kuris veikia su fermento glutamato formimino transferaze. Galutiniai šios reakcijos produktai yra glutamatas ir N5-formimino tetrahidrofolatas.

Α-ketoglutaratas susidaro transaminuojant glutamatą. Α-Ketoglutaratas yra tarpinė Krebso ciklo dalis ir taip pat gali patekti į gliukoneogeninį gliukozės susidarymo kelią.

Glutamato amino grupė patenka į karbamido gamybos ciklą, kuris pasišalina su šlapimu. Visos šios reakcijos vyksta kepenyse, o kai kurios - odoje.

Histidinas turtingas maistas

Paros histidino poreikis yra maždaug 10–11 mg / kg kūno svorio. Augantiems vaikams histidinas yra nepakeičiama aminorūgštis, kuri turi būti tiekiama per dietą.

Kitiems gyvūnams histidinas taip pat yra nepakeičiama aminorūgštis, o tie, kurie yra auginami arklidėse, turi gauti histidiną, kad palaikytų normalų hemoglobino lygį.

Maisto produktai, kuriuose gausu histidino, yra šie:

- Jautiena, ėriena, kiauliena, vištiena ir kalakutiena. Jis taip pat randamas tokiose žuvyse kaip tunas (net konservuotas), lašiša, upėtakis, snapas ir jūros ešeriai, taip pat kai kurie vėžiagyviai.

- Pienas ir jo dariniai, ypač brandinti sūriai, tokie kaip parmezanas, gruyère, šveicariškas sūris ir gouda, be kita ko. Kremuose, išrūgose, jogurte ir grietinėje.

- Sojų pupelės ir džiovinti vaisiai, tokie kaip graikiniai riešutai ir sėklos. Saulėgrąžų, moliūgų, arbūzų, sezamo, migdolų, pistacijų, žemės riešutų sviesto ir chia sėklose.

- Kiaušiniai ir pupelės arba baltosios pupelės.

- sveiki grūdai, tokie kaip kvinoja, kviečiai, rudieji ryžiai ir kt.

Jo vartojimo pranašumai

Yra daugybė patologinių būklių, kai histidinas gali būti naudingas kaip priedas prie gydymo.

Tarp šių patologijų galime įvardyti reumatoidinį artritą, arterinę hipertenziją (kadangi aprašytas hipotenzinis histidino poveikis), esant infekcijoms, frigidiškumui ir seksualinei impotencijai, apsinuodijimui sunkiaisiais metalais, toksiniam sinovitui, neuritui, nėštumo vėmimui, širdies ir kraujagyslių sutrikimams. klausa, opos ir anemija.

Odoje, skaidydamasis sunaudotu histidinu, susidaro urokaninė rūgštis, galinti apsaugoti odą sugerdama ultravioletinius spindulius.

Sveikų asmenų per didelis histidino vartojimas didelių pokyčių nesukelia, nes jis greitai suyra. Vis dėlto pacientams, sergantiems sunkiais kepenų ir (arba) inkstų sutrikimais, histidino maisto papildų vartojimas turėtų būti ribojamas.

Trūkumo sutrikimai

Histidino trūkumas yra susijęs su imuninio atsako pakitimais dėl sumažėjusio histamino ir baltųjų kraujo kūnelių susidarymo, laisvųjų radikalų kaupimosi ir vaisiaus apsigimimų ar dwarfizmo.

Taip pat buvo pranešta apie kaulų problemas, kurtumą ir anemiją, susijusią su histidino trūkumu.

Hartnupo liga yra paveldima būklė, paveikianti histidino ir triptofano pernešimą per plonosios žarnos gleivinę ir inkstus, sukelianti abiejų aminorūgščių trūkumą.

Svarbiausios klinikinės apraiškos yra pleiskanojančių ir raudonų pažeidimų atsiradimas ant odos po saulės poveikio, įvairaus laipsnio judėjimo sutrikimai ir kai kurie psichinių ligų simptomai.

Histidinemija yra autosominė recesyvinė liga, kuriai būdingas fermento histidazės trūkumas, dėl kurio padidėja histidino kiekis kraujyje ir šlapime.

Dėl to šie pacientai negali skaidyti histidino į urokano rūgštį kepenyse ir odoje. Ši liga lydi vidutinio sunkumo protinis atsilikimas, kalbos ir klausos atminties defektai be kurtumo.

Apdorojimo histidino vartojimo apribojimas nebuvo veiksmingas siekiant pagerinti klinikinę būklę ir kelia augimo sutrikimų riziką vaikams, kuriuos paveikė ši liga.

Nuorodos

1. Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
3. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., ir Papageorgiou, A. (1983). Motinos pieno ir mažai baltymų turinčių pieno mišinių poveikis bendro neišnešiotų kūdikių baltymų apykaitos greičiui ir 3-metilhistidino išsiskyrimui su šlapimu. Clinical Science, 64, 611–616.
5. Daina, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Biologinės histidino-dipeptidų funkcijos ir metabolinis sindromas. Mitybos tyrimai ir praktika, 8 (1), 3–10.